生物工程設備復習資料

1、11生物反應器設計基礎生物反應器設計基礎1、發(fā)酵罐數的確定。、發(fā)酵罐數的確定。12通風發(fā)酵罐通風發(fā)酵罐1、通風發(fā)酵罐的主要類型及其原理、優(yōu)缺點或特點。通風發(fā)酵罐的主要類型及其原理、優(yōu)缺點或特點。高效生物反應器的特點：(1)傳質和傳熱性能好；(2)結構密封、防雜菌污染；(3)設備簡單、維修方便；(4)生產能力高(5)能耗低；(6)檢測控制系統(tǒng)完善；(7)易放大；(8)生產安全1）主要類型①機械攪拌發(fā)酵罐(TRC)A.工作原理：利用機械攪拌

2、器的作用，使空氣和發(fā)酵液充分混合促使氧在發(fā)酵液中溶解，以保證供給微生物生長繁殖、發(fā)酵所需要的氧氣。發(fā)酵罐的基本條件:(1)具有適宜的徑高比；(2)能夠承擔一定壓力；(3)保證必需的溶解氧；(4)具有足夠的冷卻面積；(5)盡量減少死角，滅菌徹底，避免染菌；(6)軸封嚴密。B.特點②氣升式發(fā)酵罐（類型：氣升環(huán)流式、塔式、空氣噴射式等。）A.工作原理把無菌空氣通過噴嘴或噴孔噴射進入發(fā)酵液中，通過氣液混合物的湍流作用而使空氣泡分割細碎，同時由于

3、形成的氣液混合物密度降低故向上運動，而氣含率小的發(fā)酵液則下沉，形成循環(huán)流動，實現(xiàn)混合與溶氧傳質。B.特點（8）反應溶液分布均勻；較高的溶氧速率和溶氧效率；剪切力小；傳熱良好；結構簡單；能耗?。徊灰兹揪?；操作和維修方便③自吸式發(fā)酵罐A.不需空氣壓縮機提供加壓空氣，而依靠特設的機械吸氣裝置或液體噴射吸氣裝置吸入無菌空氣，實現(xiàn)混合攪拌與溶氧傳質的發(fā)酵罐。B.優(yōu)點：不必配備空氣壓縮機及其附屬設備，節(jié)約設備投資，減少廠房面積；溶氧速率高，溶氧效率

4、高，能耗較低；生產效率高、經濟效率高設備便于自動化、連續(xù)化。缺點：較易產生雜菌污染，需配備低阻力損失低高效空氣過濾系統(tǒng)，罐壓較低，裝料系數約為40％。C.噴射自吸式發(fā)酵罐：利用文氏罐噴射吸氣裝置或溢流噴射吸氣裝置進行混合和溶氧傳質。④通風固相發(fā)酵設備2、機械攪拌通風發(fā)酵罐裝配圖、各部件作用及原理。機械攪拌通風發(fā)酵罐裝配圖、各部件作用及原理。①罐體（壁厚計算）由圓柱體及橢圓形或碟形封頭焊接而成，材料為碳鋼或不銹鋼。為了滿足工業(yè)要求，在一定

5、壓力和溫度下操作，罐為一個受壓耐溫容器，通常要求耐受130℃和0.25MPa(絕對⑨冷卻裝置（豎式蛇管冷卻和豎式列管冷卻器可以起到檔板的作用。）3、機械攪拌通風發(fā)酵罐軸功率的計算（非通氣狀態(tài)和通氣、機械攪拌通風發(fā)酵罐軸功率的計算（非通氣狀態(tài)和通氣狀態(tài)注意參數單位）狀態(tài)注意參數單位）。（單只攪拌槳）在具有擋板且滿足全擋板的情況下，攪拌準數是攪拌雷諾準數的函數。即雷諾數表示作用于流體微團的慣性力與粘性力之比。當液體處于湍流狀態(tài)時1.不通氣條

6、件下的軸功率P0計算（魯士頓(RushtonJ.H.)公式：）P0－無通氣攪拌輸入的功率（W）；NP－功率準數，是攪拌雷諾數ReM的函數（圓盤六平直葉渦輪，NP≈6；圓盤六彎葉渦輪，NP≈4.7；圓盤六箭葉渦輪，NP≈3.7）；ω－渦輪轉速（rs）；ρL－液體密度（kgm3）；μ－液體粘度（N.sm2）；D－渦輪直徑（m）；2.通氣攪拌功率Pg的計算（修正的邁凱爾公式）P0－無通氣攪拌輸入的功率（kW）；ω－渦輪轉速（rmin）；Di－

7、渦輪直徑（cm）Q－通氣量（mLmin）例題：某酶制劑廠10m3機械攪拌發(fā)酵罐，發(fā)酵罐直徑D=1.8m，一只圓盤六彎葉渦輪攪拌器直徑D=0.6m，罐內裝有四塊標準擋板，裝液量VL為6m3，攪拌轉速ω=168rpm，通氣量Q=1.42m3min，醪液粘度μ=1.96103Nsm2，醪液密度ρ=1020kgm3，三角皮帶的效率是0.92，滾動軸承的效率是0.99，滑動軸承的效率是0.98，端面軸封增加的功率為1%，求軸功率Pg和kLα，并選

8、擇合適的電機。（已知在充分湍流狀態(tài)時，圓盤彎葉渦輪攪拌器的功率準數NP=4.7）解：1.先求出Re：2.因Re≥104，所以發(fā)酵系統(tǒng)在充分湍流狀態(tài)，即有功率系數NP=4.7，故葉輪的不通氣時攪拌功率P0為：3.求通氣時攪拌功率Pg：4.所需電動機功率為：()xPeMNKR?PNK?5i30DNPLP???39.008.03i23g)1025.20QDPP?（???4321025.51096.110206.0)60168(Re??????